Постоянная размера двигателя () и постоянной скорости двигателя (, также называемая постоянной обратной ЭДС ) - это значения, используемые для описания характеристик электродвигателей.
Постоянная двигателя
является постоянным двигателем [1] (иногда, двигатель постоянного размера ). В единицах СИ постоянная двигателя выражается в ньютон-метрах на квадратный корень ватт ():
где
- крутящий момент двигателя ( единица СИ : ньютон-метр)
- это резистивные потери мощности ( единица СИ : Вт)
Постоянная двигателя не зависит от обмотки (если для проводов используется один и тот же токопроводящий материал); например, намотка двигателя с 6 витками двумя параллельными проводами вместо 12 витков одиночного провода удвоит константу скорости,, но остается неизменной. может использоваться для выбора размера двигателя для использования в приложении. может использоваться для выбора обмотки, используемой в двигателе.
Поскольку крутящий момент в настоящее время умножается на тогда становится
где
- это ток ( единица СИ , ампер)
- это сопротивление ( СИ единица , Ом)
- постоянная крутящего момента двигателя ( единица СИ , ньютон-метр на ампер, Н · м / А), см. ниже
Если два мотора с одинаковым и крутящий момент в тандеме, с жестко соединенными валами, системы остается прежним, при условии параллельного электрического подключения. В комбинированной системы увеличено на , потому что и крутящий момент, и потери удваиваются. В качестве альтернативы, система может работать с тем же крутящим моментом, что и раньше, с равным распределением крутящего момента и тока между двумя двигателями, что вдвое снижает резистивные потери.
Постоянная скорость двигателя, постоянная обратная ЭДС
- скорость двигателя, или скорость двигателя, [2] константа (не путать с кВ, символом киловольта ), измеряемая в оборотах в минуту (об / мин) на вольт или радианах на вольт-секунду, рад / В · с: [ 3]
В Рейтинг бесщеточного двигателя - это отношение скорости вращения двигателя без нагрузки (измеряется в об / мин) к пиковому (не среднеквадратичному) напряжению на проводах, подключенных к катушкам ( обратная ЭДС ). Например, ненагруженный мотор= 5700 об / мин / В при питании 11,1 В будет работать с номинальной скоростью 63270 об / мин (= 5700 об / мин / В × 11,1 В).
На самом деле двигатель может не достичь этой теоретической скорости из-за нелинейных механических потерь. С другой стороны, если двигатель приводится в действие как генератор, напряжение холостого хода между клеммами полностью пропорционально частоте вращения и соответствует номинальному значению. двигателя / генератора.
Условия , [2] также используется, [4] , как и термины обратного ЭДС постоянные , [5] [6] или родовой электрическим постоянные . [2] В отличие от Значение часто выражается в единицах СИ, вольт – секундах на радиан (В⋅с / рад), таким образом, это обратная мера . [7] Иногда это выражается в единицах, отличных от системы СИ, в вольтах на килобороты в минуту (В / krpm). [8]
Поток поля также можно интегрировать в формулу: [9]
где возвращается ЭДС, постоянная, это поток , а- угловая скорость .
По закону Ленца , работающий двигатель генерирует противо-ЭДС, пропорциональную скорости. Как только скорость вращения двигателя такова, что противо-ЭДС равна напряжению батареи (также называемому линейным напряжением постоянного тока), двигатель достигает своей предельной скорости.
Постоянная крутящего момента двигателя
представляет собой крутящий момент, деленный на ток якоря. [10] Его можно рассчитать по постоянной скорости двигателя..
где это якорь ток машины (СИ единица: ампер ). в основном используется для расчета тока якоря для заданного крутящего момента:
В системе СИ для постоянной крутящего момента используются ньютон-метр на ампер (Н · м / А). Поскольку 1 Н · м = 1 Дж, а 1 А = 1 Кл / с, то 1 Н · м / А = 1 Дж · с / Кл = 1 В · с (те же единицы, что и для постоянной обратной ЭДС).
Отношение между а также не интуитивно понятен до такой степени, что многие люди просто утверждают, что крутящий момент и вообще не связаны. Аналогия с гипотетическим линейным двигателем может помочь убедиться, что это правда. Предположим, что линейный двигатель имеет2 (м / с) / В, то есть линейный привод генерирует один вольт противо-ЭДС при перемещении (или приводе) со скоростью 2 м / с. Наоборот, ( скорость линейного двигателя, это напряжение).
Полезная мощность этого линейного двигателя составляет , будучи силой, полезное напряжение (приложенное напряжение минус напряжение обратной ЭДС), и электрический ток. Но поскольку мощность также равна силе, умноженной на скорость, сила линейного двигателя или же . Обратная зависимость между силой на единицу тока и линейного двигателя.
Чтобы преобразовать эту модель во вращающийся двигатель, можно просто присвоить якорю двигателя произвольный диаметр, например 2 м, и для простоты предположить, что вся сила прилагается по внешнему периметру ротора, давая рычаг 1 м.
Теперь, предположив, что (угловая скорость на единицу напряжения) двигателя составляет 3600 об / мин / В, ее можно перевести в «линейную», умножив на 2π м (периметр ротора) и разделив на 60, поскольку угловая скорость - поминутная. Это линейно.
Теперь, если этот двигатель запитан током 2 А и при условии, что противо-ЭДС составляет ровно 2 В, он вращается со скоростью 7200 об / мин, а механическая мощность составляет 4 Вт, а сила на роторе равна 4/2.377 Н или 0,0053 Н. Крутящий момент на валу составляет 0,0053 Н · м при 2 А из-за предполагаемого радиуса ротора (точно 1 м). Предполагая, что другой радиус изменит линейныйно не изменит окончательный результат крутящего момента. Чтобы проверить результат, помните, что.
Итак, мотор с будет генерировать 0,00265 Нм крутящего момента на ампер тока, независимо от его размера или других характеристик. Это именно то значение, которое оценивает формула, указанная ранее.
Рекомендации
- ^ http://www.motioncomp.com/pdfs/Motor_Constant_Great_Equalizer.pdf
- ^ a b c "Mystery Motor Data Sheet" (PDF) , hades.mech.northwest.edu
- ^ http://learningrc.com/motor-kv/
- ^ "ОБЩАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ" (PDF) , www.smma.org
- ^ «Модель двигателя постоянного тока с электрическими характеристиками и характеристиками крутящего момента - Simulink» , www.mathworks.co.uk
- ^ "Technical Library> DC Motors Tutorials> Motor Calculations" , www.micro-drives.com , заархивировано из оригинала 04.04.2012. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ http://www.precisionmicrodrives.com/tech-blog/2014/02/02/reading-the-motor-constants-from-typical-performance-characteristics
- ^ http://www.smma.org/pdf/SMMA_motor_glossary.pdf
- ^ « Запуск и торможение двигателя постоянного тока» , iitd.vlab.co.in
- ^ Понимание моторных констант Kt и Kemf для сравнения бесщеточных двигателей постоянного тока
Внешние ссылки
- "Развитие электродвижущей силы" (PDF) , biosystems.okstate.edu , заархивировано из оригинала (PDF) 04.06.2010 CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )